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Le equazioni della fisica moderna
15 luglio 2019

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La relatività

L'arrivo delle teorie relativistiche immaginate da Albert Einstein all'inizio del XX secolo ha rivoluzionato la nostra comprensione dell'universo. Le equazioni del nuovo modello riservano la loro dose di sorprese matematiche, e quindi di affascinamento. La gravitazione diventa una manifestazione della geometria, gli spazi non euclidei si impongono, la formazione di singolarità teoriche fa presagire la scoperta di buchi neri e altri oggetti molto concreti, i tensori impongono nuovi formalismi… Un nuovo mondo, dove la cosmologia si appoggia sulle matematiche, si arricchisce di giorno in giorno ed è lontano dall'aver svelato tutti i suoi segreti!

La mécanique quantique

La révolution relativiste avait déjà mis à mal les théories newtoniennes. La cause semblait entendue : les physiciens disposaient enfin de « la grande théorie universelle » qui allait leur permettre d'explorer méthodiquement l'univers, de l'infiniment grand à l'infiniment petit. L'infiniment grand, peut-être ! Mais le monde subatomique refuse encore obstinément de se soumettre aux lois classiques. De nouvelles théories règnent en maîtres dans ces royaumes. Les mathématiques ont été convoquées à la rescousse afin d'exprimer, de formaliser et d'expliquer les nombreux phénomènes, contre-intuitifs à nos sens et à nos échelles, qui ont cours en mécanique quantique.

Les questions sont encore ouvertes !

La plupart des théories physiques ont été imaginées abstraitement avant d'être (ou non) validées, parfois longtemps après, par des observations. Aujourd'hui encore, les explorations continuent et proposent de nouvelles visions de notre monde, qui seront un jour confirmées ou démenties. Ce sont souvent des mathématiciens audacieux qui se sont ainsi risqués sur un terrain qui n'est apparemment pas le leur, encore que les deux disciplines aient été très proches jusqu'au siècle dernier. Pourtant, qui mieux que ces aventuriers des concepts abstraits peut dénicher une loi cachée ? Parmi eux, une femme, Emmy Noether, a su adosser une partie de la physique à la recherche et l'étude d'invariants, devenant ainsi une pionnière de la physique mathématique moderne. Certains des célèbres problèmes de David Hilbert sont, eux aussi, en liaison avec la physique.